KR20210083064A - Variable MEMS probe card and assembly method thereof - Google Patents

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KR20210083064A KR1020190175674A KR20190175674A KR20210083064A KR 20210083064 A KR20210083064 A KR 20210083064A KR 1020190175674 A KR1020190175674 A KR 1020190175674A KR 20190175674 A KR20190175674 A KR 20190175674A KR 20210083064 A KR20210083064 A KR 20210083064A
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Abstract

A variable MEMS probe card is disclosed. According to the embodiment, in the MEMS probe card in which an upper plate and a lower plate are coupled, and a plurality of probes are mounted therein, the upper plate has a plurality of first pinholes and includes a first space formed on one side of the first pinhole and a second space formed on the other side of the first pinhole. The first space is formed to be wider than the second space. According to the present invention, the bending performance of the probe can be improved and pitches can be reduced, so that the bending characteristic of the probe can be further improved due to the positional deviation of the first and second pinholes after the upper plate and the lower plate are coupled. The bending can be performed more elastically when a device is in contact.

Description

가변형 MEMS 프로브 카드 및 이의 조립방법{Variable MEMS probe card and assembly method thereof}Variable MEMS probe card and assembly method thereof

개시되는 내용은 가변형 MEMS 프로브 카드에 관한 것이다. The disclosed subject matter relates to a variable MEMS probe card.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, the material described in this section is not prior art to the claims of this application, and inclusion in this section is not an admission that it is prior art.

마이크로전자기계시스템((MEMS, Micro-Electro-Mechanical System)은, 마이크로제조 기술을 통해 실리콘 기판과 같은 통상의 기판 상에 기계 요소들, 센서들, 액추에이터들, 및 전자 기기들의 집적화이다. Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) is the integration of mechanical elements, sensors, actuators, and electronic devices on a common substrate, such as a silicon substrate, through microfabrication technology.

전자 기기들이 집적 회로(IC) 공정 시퀀스(예를 들면, CMOS, Bipolar, 또는 BICOMS 공정들)를 사용하여 제조되는 한편, 마이크로기계 컴포넌트들은, 기계 및 전자기계 장치를 형성하도록 실리콘 웨이퍼의 특정 부분들을 선택적으로 에칭하거나 새로운 구조 층들을 추가하는 호환 가능한 "마이크로가공(micromachining)" 공정들을 사용하여 제조된다.While electronic devices are fabricated using integrated circuit (IC) process sequences (eg, CMOS, Bipolar, or BICOMS processes), micromechanical components can be used to process specific parts of a silicon wafer to form mechanical and electromechanical devices. It is fabricated using compatible “micromachining” processes that selectively etch or add new structural layers.

MEMS 장치는 마이크로미터 스케일(미터의 100만분의 1) 단위의 작은 구조물들을 포함한다. MEMS devices contain small structures on the micrometer scale (one millionths of a meter).

MEMS 기술의 중요한 부분들은 집적 회로(IC) 기술로부터 채용되고 있다. 예를 들면, 집적 회로들과 마찬가지로, MEMS 구조물들은 박막 형태로 구현되고 포토리소그래피 방법들로 패터닝된다. A significant portion of MEMS technology is being employed from integrated circuit (IC) technology. For example, like integrated circuits, MEMS structures are implemented in thin film form and patterned with photolithographic methods.

집적 회로들과 마찬가지로 MEMS 구조물들은 일련의 증착, 리소그래피 및 에칭에 의해 웨이퍼 상에 제조된다.Like integrated circuits, MEMS structures are fabricated on a wafer by a series of deposition, lithography and etching processes.

MEMS 구조물들의 복잡성이 증가할수록, MEMS 장치의 제조 공정 또한 복잡성이 증가하게 된다. As the complexity of MEMS structures increases, the manufacturing process of MEMS devices also increases in complexity.

예를 들면, MEMS프로브들의 배열은 프로브 카드로 조립될 수 있다. 프로브 카드는 전자 테스트 시스템과 테스트 중인 반도체 웨이퍼 사이의 인터페이스이다. For example, an array of MEMS probes can be assembled into a probe card. The probe card is the interface between the electronic test system and the semiconductor wafer under test.

프로브 카드는 테스트 시스템과 웨이퍼 상의 회로 사이에 전기적인 경로를 제공하는데, 이에 따라 웨이퍼 상의 칩들을 절단하고 패키지화하기 전에, 웨이퍼 레벨에서 회로의 유효성 및 테스트가 가능해진다.The probe card provides an electrical path between the test system and the circuitry on the wafer, allowing the validation and testing of the circuitry at the wafer level prior to cutting and packaging the chips on the wafer.

도 1에 도시된 바와 같이, MEMS 프로브 카드(M)는 상부 플레이트(100')와 하부 플레이(200')가 결합되고, 그 내부에 다수의 프로브(500')가 장착되며, 각 프로브(500')의 상단에 MLC(700')가 결합되며, MLC(700')에 다수의 인터포저(750')가 연결되며, 인터포저(750')는 피씨비(800')에 형성되고, 피씨비(800')의 상부에 상부 고정구(900')가 결합되어 이루어진다. As shown in FIG. 1 , the MEMS probe card M has an upper plate 100 ′ and a lower play 200 ′ coupled therein, and a plurality of probes 500 ′ are mounted therein, and each probe 500 ') is coupled to the MLC 700', a plurality of interposers 750' are connected to the MLC 700', and the interposers 750' are formed in the PCB 800', and the PCB ( The upper fixture 900' is coupled to the upper part of the 800').

프로브(500')는 소정 길이를 갖는 바디의 하단이 뾰족하게 형성되고, 상단에 머리가 형성된 도전성의 핀이며, 휨 탄성을 고려하여 프리 스트레스를 갖도록 소정의 곡률로 휘어진 상태로 결합된다. The probe 500' is a conductive pin formed with a sharp lower end of a body having a predetermined length and a head formed on the upper end, and is coupled in a bent state with a predetermined curvature so as to have pre-stress in consideration of bending elasticity.

이후 프로브의 하단 선단부에 디바이스가 접촉하게 되면 프로브가 휘어지게 되나 잦은 휨변형으로 인해 쉽게 피로가 누적되어 변형되거나 손상되는 문제점이 있었다. Afterwards, when the device comes into contact with the lower end of the probe, the probe is bent, but fatigue is easily accumulated due to frequent bending and deformation or damage.

대한민국 특허출원 10-2008-0000248호Korean Patent Application No. 10-2008-0000248

개시되는 내용은 프로브의 휨 성능이 개선될 수 있어 피치를 줄일 수 있어 피치의 제약으로 인한 문제점을 해소할 수 있도록 하는 가변형 MEMS 프로브 카드를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present disclosure to provide a variable MEMS probe card that can improve the bending performance of the probe and thus reduce the pitch, thereby solving the problem caused by the limitation of the pitch.

실시예의 목적은, 상부 플레이트와 하부 플레이트가 결합되고, 그 내부에 다수의 프로브가 장착되어 이루어지는 MEMS 프로브 카드에 있어서, 상부 플레이트는 다수의 제1핀홀이 형성되고, 제1핀홀의 일측에 형성되는 제1공간과, 제1핀홀의 타측에 형성되는 제2공간을 포함하되 상기 제1공간이 제2공간 보다 폭길이가 넓게 형성되어 이루어지는 가변형 MEMS 프로브 카드에 의해 달성될 수 있다.An object of the embodiment is, in a MEMS probe card in which an upper plate and a lower plate are coupled and a plurality of probes are mounted therein, the upper plate has a plurality of first pinholes formed therein, and is formed on one side of the first pinhole This can be achieved by a variable MEMS probe card including a first space and a second space formed on the other side of the first pinhole, wherein the first space is wider than the second space.

실시예에 따르면, 프로브는 소정 길이로 형성되는 바디와, 상기 바디의 상단에 형성된 머리와, 바디의 하단에 뾰족하게 형성된 선단부를 포함하고, 상기 바디는 폭길이(a) 보다 두께길이(b)가 작게 형성되어 이루어질 수 있다. According to an embodiment, the probe includes a body formed in a predetermined length, a head formed at the upper end of the body, and a tip formed sharply at the lower end of the body, wherein the body has a thickness length (b) rather than a width length (a). may be formed to be small.

개시된 실시예에 따르면, 프로브의 휨 성능이 개선될 수 있어 피치를 줄일 수 있어 상부 플레이트와 하부 플레이트를 결합한 후 각 제1핀홀과 제2핀홀의 위치 편차로 인해 프로브가 휘어지는 특성이 더욱 향상될 수 있어 디바이스 접촉시 휘어짐이 더욱 탄력적으로 수행될 수 있는 효과가 있다.According to the disclosed embodiment, the bending performance of the probe can be improved and the pitch can be reduced, so that the bending characteristic of the probe can be further improved due to the positional deviation of the first and second pinholes after the upper plate and the lower plate are combined. Therefore, there is an effect that bending can be performed more elastically when the device is in contact.

도 1은 실시예에 따른 가변형 MEMS 프로브 카드에 대한 단면도,
도 2는 실시예에 따른 가변형 MEMS 프로브 카드의 조립 순서를 나타낸 도면,
도 3은 실시예에 따른 프로브의 변형 전과 변형 후를 나타낸 도면,
도 4는 실시예에 따른 프로브의 다른 실시예를 나타낸 정면도.1 is a cross-sectional view of a variable MEMS probe card according to an embodiment;
2 is a view showing the assembly sequence of the variable MEMS probe card according to the embodiment;
3 is a view showing before and after deformation of the probe according to the embodiment;
4 is a front view showing another embodiment of the probe according to the embodiment;

이하 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.The embodiments to be described below are intended to describe in detail enough to be easily practiced by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, thereby limiting the technical spirit and scope of the present invention. doesn't mean

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다. In addition, the size or shape of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation, and the terms specifically defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary depending on the intention or custom of the user or operator. It should be noted that definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 실시예에 따른 가변형 MEMS 프로브 카드에 대한 단면도, 도 2는 실시예에 따른 가변형 MEMS 프로브 카드의 조립 순서를 나타낸 도면, 도 3은 실시예에 따른 프로브의 변형 전과 변형 후를 나타낸 도면, 도 4는 실시예에 따른 프로브의 다른 실시예를 나타낸 정면도이다.Among the accompanying drawings, FIG. 1 is a cross-sectional view of a variable MEMS probe card according to an embodiment, FIG. 2 is a view showing an assembly sequence of a variable MEMS probe card according to an embodiment, and FIG. 3 is a before and after deformation of the probe according to the embodiment 4 is a front view showing another embodiment of the probe according to the embodiment.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 가변형 MEMS 프로브 카드는,1 to 4, the variable type MEMS probe card according to the embodiment,

상부 플레이트(100)와 하부 플레이트(200)가 결합되고, 그 내부에 다수의 프로브(500)가 장착되어 이루어지는 MEMS 프로브 카드에 있어서,In the MEMS probe card in which the upper plate 100 and the lower plate 200 are coupled and a plurality of probes 500 are mounted therein,

상기 상부 플레이트(100)는 다수의 제1핀홀(310)이 형성되고, 제1핀홀(310)의 일측에 형성되는 제1공간(321)과, 제1핀홀(310)의 타측에 형성되는 제2공간(322)을 포함하되 상기 제1공간(321)이 제2공간(322) 보다 폭길이가 넓게 형성되어 이루어진다.The upper plate 100 has a plurality of first pinholes 310 formed therein, a first space 321 formed on one side of the first pinhole 310 , and a first space 321 formed on the other side of the first pinhole 310 . It includes two spaces 322 , but the first space 321 is formed to be wider than the second space 322 .

하부 플레이트(200)는 프로브(500)가 결합되는 다수의 제2핀홀(220)이 형성된다.The lower plate 200 is formed with a plurality of second pinholes 220 to which the probe 500 is coupled.

바람직하게는 제1핀홀(310)과 제2핀홀(220)은 어긋나게 배치되는 위치 편차를 갖는다. 이러한 위치 편차로 인해 상부 플레이트(100)와 하부 플레이트(200)가 결합되면 각 제1핀홀(310)과 제2핀홀(220)에 결합된 프로브(500)가 좌굴 상태된다. Preferably, the first pinhole 310 and the second pinhole 220 have a positional deviation in which they are displaced. When the upper plate 100 and the lower plate 200 are coupled to each other due to the positional deviation, the probe 500 coupled to the first pinhole 310 and the second pinhole 220 is in a buckling state.

상기 프로브(500)는 소정 길이로 형성되는 바디(520)와, 상기 바디(520)의 상단에 형성된 머리(540)와, 바디(520)의 하단에 뾰족하게 형성된 선단부(560)를 포함하고, 상기 바디(520)는 폭길이(a) 보다 두께길이(b)가 작게 형성되어 이루어진다.The probe 500 includes a body 520 formed in a predetermined length, a head 540 formed at the upper end of the body 520, and a tip 560 formed sharply at the lower end of the body 520, The body 520 is formed to have a thickness length (b) smaller than a width length (a).

도 4에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 프로브(500b)는 바디(520)의 양측면에 다수의 홈(522)이 형성된다.As shown in FIG. 4 , in the probe 500b according to another embodiment, a plurality of grooves 522 are formed on both sides of the body 520 .

따라서 홈(522)이 형성된 부위의 두께가 얇아지게 되므로 탄성력이 증대될 수 있어 휨특성이 향상될 수 있다. Accordingly, since the thickness of the region where the groove 522 is formed is reduced, the elastic force may be increased, and thus the bending characteristics may be improved.

도 3을 참조하여 설명하면, (P1)는 프로브의 좌굴 전의 상태이고, (P2)는 프로브의 좌굴 후의 상태이다. Referring to FIG. 3 , (P1) is a state before buckling of the probe, and (P2) is a state after buckling of the probe.

① 폭길이(a)가 두께길이(b) 보다 작은 a<b 일 경우,① When the width length (a) is smaller than the thickness length (b) a<b,

프로브(500)의 좌굴의 변형방향은 -X, +X 방향, 즉 좌우 휘어짐이 용이해질 수 있으나 두께길이(b)의 길이가 길어짐에 따라(핀의 두께가 두꺼워짐) 피치의 제약이 발생된다. The deformation direction of the buckling of the probe 500 is -X and +X directions, that is, it can be easily bent left and right, but as the length of the thickness length (b) becomes longer (the thickness of the pin becomes thicker), a limitation of the pitch occurs. .

② 반면 폭길이(a), 두께길이(b)가 a=b 일 경우,② On the other hand, when the width length (a) and thickness length (b) are a=b,

프로브(500)의 좌굴의 변형방향은 예측이 어렵다(-X, +X 방향, -Z, +Z 방향).The deformation direction of the buckling of the probe 500 is difficult to predict (-X, +X direction, -Z, +Z direction).

따라서 두께길이(b)의 길이가 길어짐에 따라(핀의 두께가 두꺼워짐) 피치의 제약이 발생된다. Therefore, as the length of the thickness length (b) increases (the thickness of the pin becomes thicker), a limitation of the pitch occurs.

③ 바람직하게는 도 3의 단면도에서 보이듯이, ③ Preferably, as shown in the cross-sectional view of Fig. 3,

폭길이(a), 두께길이(b)가 a>b 일 경우, When the width length (a) and thickness length (b) are a > b,

프로브(500)의 좌굴의 변형방향은 -Z, +Z방향이다. The deformation direction of the buckling of the probe 500 is -Z and +Z directions.

따라서 두께길이(b)의 길이가 짧아짐에 따라(핀의 두께가 얇아짐) 피치를 줄일 수 있게 된다.Accordingly, as the length of the thickness length b becomes shorter (the thickness of the pin becomes thinner), the pitch can be reduced.

그러므로 피치를 줄일수 있으면서, 단면 길이 a>b의 조건을 만족하게 된다. Therefore, while the pitch can be reduced, the condition of the cross-sectional length a>b is satisfied.

도 2를 참조하여 조립공정에 대해 설명한다. An assembly process will be described with reference to FIG. 2 .

(STEP 1)(STEP 1)

상부 플레이트(100)와 하부 플레이트(200)를 각기 마주보도록 배치한다. The upper plate 100 and the lower plate 200 are disposed to face each other.

이때는 프로브(500)는 직선 상태가 된다.At this time, the probe 500 is in a straight state.

(STEP 2)(STEP 2)

이후 상부 플레이트(100)를 이동시켜 하부 플레이트(200)와 일치되도록 정렬시킨다. Thereafter, the upper plate 100 is moved to align with the lower plate 200 .

이 과정에서 프로브(500)는 바디(520)가 휘어지므로 좌굴 상태가 된다.In this process, the probe 500 is in a buckling state because the body 520 is bent.

(STEP 3)(STEP 3)

하부 플레이트(200)의 제2핀홀(220)로 노출된 프로브(500)의 선단(560)과 디바이스(600)에 안착된 웨이퍼 패드가 접촉되면 가압력에 의해 프로브(500)의 바디(520)가 휘어지면서 좌굴 상태가 더 진행된다. When the tip 560 of the probe 500 exposed through the second pinhole 220 of the lower plate 200 and the wafer pad seated on the device 600 come into contact, the body 520 of the probe 500 is moved by the pressing force. As it bends, the buckling state progresses further.

전술한 프로브(500)의 좌굴은 전술한 바와 같이 폭길이보다 두께길이가 작게 형성된 상태이므로 주로 전후 방향, 즉 -Z, +Z 방향으로 수행될 것이다. As described above, the buckling of the probe 500 will be performed mainly in the front-rear direction, that is, in the -Z and +Z directions, since the thickness length is smaller than the width length.

이러한 프로브(500)의 두께 차이로 인해 피치를 줄일 수 있게 된다. The pitch may be reduced due to the thickness difference of the probes 500 .

비록 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.Although described with reference to the preferred embodiment, it will be readily recognized by those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, and all such changes and modifications fall within the scope of the appended claims. is self-evident

100 : 상부 플레이트 200 : 하부 플레이트
220 : 제2핀홀 310 : 제1핀홀
321 : 제1공간 322 : 제2공간
500 : 프로브 520 : 바디
540 : 머리 560 : 선단부100: upper plate 200: lower plate
220: second pinhole 310: first pinhole
321: first space 322: second space
500: probe 520: body
540: head 560: tip

Claims (5)

상부 플레이트와 하부 플레이가 결합되고, 그 내부에 다수의 프로브가 장착되어 이루어지는 MEMS 프로브 카드에 있어서,
상기 상부 플레이트는 다수의 제1핀홀이 형성되고, 제1핀홀의 일측에 형성되는 제1공간과, 제1핀홀의 타측에 형성되는 제2공간을 포함하되 상기 제1공간이 제2공간 보다 폭길이가 넓게 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변형 MEMS 프로브 카드.In the MEMS probe card in which the upper plate and the lower play are combined, and a plurality of probes are mounted therein,
The upper plate has a plurality of first pinholes and includes a first space formed on one side of the first pinhole and a second space formed on the other side of the first pinhole, wherein the first space is wider than the second space. Variable MEMS probe card, characterized in that it is formed with a wide length. 제 1항에 있어서,
상기 프로브는
바디와, 상기 바디의 상단에 형성된 머리와, 바디의 하단에 뾰족하게 형성된 선단부를 포함하고, 상기 바디는 폭길이(a) 보다 두께길이(b)가 작게 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변형 MEMS 프로브 카드.The method of claim 1,
The probe is
A variable MEMS probe comprising a body, a head formed on the upper end of the body, and a tip formed with a sharp point on the lower end of the body, wherein the body has a thickness length (b) smaller than a width length (a). Card. 제 1항에 있어서,
상기 프로브는 바디에 다수의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 가변형 MEMS 프로브 카드.The method of claim 1,
The probe is a variable MEMS probe card, characterized in that a plurality of grooves are formed in the body. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 기재된 프로브 카드를 조립하는 방법에 있어서,
상부 플레이트와 하부 플레이트를 각기 마주보도록 배치하는 1공정;
상기 상부 플레이트를 이동시켜 하부 플레이트와 일치되도록 정렬시키고, 이 과정에서 프로브는 바디가 휘어져 좌굴 상태가 되는 2공정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 MEMS 프로브 카드의 조립방법.In the method of assembling the probe card according to any one of claims 1 to 3,
Step 1 of arranging the upper plate and the lower plate to face each other;
Step 2 in which the upper plate is moved to align with the lower plate, and in this process, the probe body is bent and buckling;
Method of assembling a variable MEMS probe card, characterized in that it comprises a. 제 4항에 있어서,
상기 2공정 이후 실시되는 공정이며, 상기 하부 플레이트의 제2핀홀로 노출된 프로브의 선단과 디바이스에 안착된 웨이퍼 패드가 접촉되어 프로브의 바디가 휘어지면서 좌굴 상태가 더 진행되도록 하는 것을 특징으로 하는 가변형 MEMS 프로브 카드의 조립방법.


5. The method of claim 4,
This is a process carried out after the second process, and the tip of the probe exposed through the second pinhole of the lower plate and the wafer pad seated on the device are in contact, so that the body of the probe is bent and the buckling state further progresses. How to assemble MEMS probe card.
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